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斜床身数控车床刀尖圆弧半径补偿原因说明
时间:2019-07-10 点击次数:404
   斜床身数控车床刀尖圆弧半径补偿原因说明
  斜床身数控车床中的刀尖半径补偿功能一直是一个难点。由于其理论复杂,应用条件严格,让一些人感觉无从下手;另一方面,由于常用的台阶轴类的加工,通过几何补偿也能达到精度要求,它的特点不能有效体现,使一些人对它不够重视。事实上,在现代数控系统中,刀尖半径补偿,对于提高工件综合加工精度具有非常重要的作用,是一个必须熟练掌握的功能。
  今天我们通过分析了解下数控车床半径补偿的原因:
  学习刀尖圆弧的概念前,我们认为刀片是尖锐的,并把刀尖看作一个点,刀具之所以能够实现复杂轮廓的加工,就是因为刀尖能够严格沿着编程的轨迹进行切削。但实际上,目前广泛使用的机夹刀片的切削尖,都有一个微小的圆弧,这样做,既可以提高刀具的耐用度,也可以提高工件的表面质量。而且,不管多么尖的刀片,经过一段时间的使用,刀尖都会磨成一个圆弧,导致在实际加工中,是一段圆弧刃在切削,这种情况与理想刀尖的切削在效果上完全不同。
 



图1
 


图2
 

  图1中,刀片圆弧两边延长线的交点(D),我们称之为理想刀尖,也就是说,如果刀片没有磨损,它的刀尖的理想形状应是这样。如果进行对刀,以确定刀具的偏置值(也叫几何补偿值),X轴和Z轴两个方向的对刀点正好集中于理想刀尖上。这种情况下,系统会以这个刀尖进行轮廓切削。图2中,如果刀尖磨圆了,则对刀时,X轴和Z轴两个方向的对刀点分别在X轴和Z轴方向上突出的A点和B点上,这时,数控系统就会以A点和B点的对刀结果综合确认一个点作为对刀点,比如,对刀结果为:A点,X=-120,B点,Z=-300,则对刀点坐标为(-120,-300),这正是与A点和B点相切的两条直线的交点(C),我们称之为假想刀尖。而系统正是以这个假想刀尖作为理论切削点进行工作的。也就是说,刀尖磨圆后,只是假想刀尖沿着编程轮廓的轨迹进行运动。但由于假想刀尖与实际的圆弧切削刃之间有一个距离,导致刀具实际切削效果如图3所示。
 



图3
 

  图3中,在端面车削和外圆车削时,切削效果不受影响。因为在这两种情况下,系统执行的是单坐标,刀尖突出的的切削点(A点和B点)是对刀点,它们分别与对刀的结果(几何补偿)一致。但对于图中的锥面部分(CD段),是假想刀尖沿着轮廓运动,实际圆弧切削刃与程序轮廓与有一个距离ΔL,会造成固定欠切的余量(图中阴影部分),导致锥面直径的尺寸偏大。对于圆弧加工,它形成的结果更复杂一些,形成的欠切余量随着轮廓位置的变化而变化,如图4所示。
 



图4
 

  由上可见,刀尖圆弧的存在,对于工件中的锥面和圆弧的尺寸精度是有较大影响的。而且刀尖圆弧半径越大,加工误差越大。刀尖半径补偿正是基于这一现象而提出的解决措施。

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